轮毂电机驱动系统和车辆的制作方法

1.本发明涉及一种用于新能源汽车的轮毂电机驱动系统。它将驱动电机、车轮轴承和鼓式制动器集成到车轮空间中，有效地利用了车轮空间，实现了驱动电机对车轮的直接驱动，无需离合器和传动轴。此外，本发明还涉及一种具有轮毂电机驱动系统的车辆。


背景技术：

2.轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，其最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。可以直接将驱动电机安装在车轮轮毂中，在驱动车轮时，驱动电机直接向车轮输出驱动扭矩；在车轮制动时，则通过安装在轮毂驱动器之外的制动器来实现。
3.cn201710507523、cn201710077995、cn201910256999公开了一种带差动行星齿轮减速器的轮毂驱动装置。驱动电机通过电机轴承支承在与车身刚性连接的支承轴上。此外，在支承轴上还设有车轮轴承，用于承载与支承轴连接的车架的荷载。
4.cn103328247a、cn103026103a、cn102648362a公开了一种带摆线齿轮减速器的轮毂驱动装置。这种轮毂驱动装置的结构与前面所述的带差动行星齿轮减速器的轮毂驱动装置相似，同样都设有车轮轴承和电机轴承，以用来分别承载电机和车架的荷载。
5.目前直接驱动装置为了具有较高的驱动转矩性能，电机的直径非常大。所以它只适用于大尺寸轮胎，对于电机轴承的要求也很高。现有的带齿轮减速器的车轮驱动装置，将车轮轴承和减速器、制动器和驱动电机简单地集成在一起。整体安装宽度很大，应用范围有限。市场对于缩小轮毂驱动系统的轴向尺寸具有迫切需求。


技术实现要素：

6.因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种轮毂电机驱动系统，其具有较小的轴向尺寸，并且能够进一步降低部件成本。
7.所述技术问题被一种用于车辆的轮毂电机驱动系统所解决。该轮毂电机驱动系统包括：驱动电机、车轮轴、轮辐装置以及轴承装置，其中，所述驱动电机具有电机定子和位于电机定子的径向外侧且能够相对电机定子转动的电机转子，所述电机转子被安置在所述车辆的轮辋内并且与所述轮辋抗扭连接，其中，车轮轴与车辆的车架固定连接，所述车轮轴支承电机定子，其中，轮辐装置被安置在驱动电机的轴向外侧并且与轮辋抗扭连接，其中，轴承装置在径向上支承在车轮轴和轮辐装置之间，其中，轴承装置既承担所述驱动电机的荷载又承担所述车架的荷载。
8.如前面背景技术所述，在现有的轮毂电机驱动系统中，通常包括两种独立的轴承装置，用作承担驱动电机荷载的电机轴承和用作承担车架荷载的车轮轴承。根据本发明的技术方案，通过改进轮毂电机驱动系统的结构，使得根据本发明的轴承装置既用作车轮轴承又用作电机轴承，从而减少了轴承的数量，能够缩小轮毂电机驱动系统的轴向尺寸。此外，本发明的技术方案实现了驱动电机与轴承装置的同轴布置，大大减少了驱动装置占用
的空间。它将驱动装置集成到车轮上，方便了车辆的布局，减少了颠簸和转弯时空间干扰的影响。将电机转子集成到轮辋上，动力可直接从电机转子传递到车轮上，提高了动力传递效率。
9.根据本发明的优选实施方式，所述轮辐装置具有设置在驱动电机的轴向一侧的第一轮辐和设置在驱动电机轴向另一侧的第二轮辐，在第一轮辐和车轮轴之间以及在第二轮辐和车轮轴之间分别设置根据本发明的轴承装置。在驱动电机轴向两侧分别设置用于保护驱动电机的轮辐装置，并且轮辐装置分别支承在轮辋的轴向两侧，能够将车轮荷载更均衡地导向轮辋。另外优选的是，在轮辐装置上设置用于冷却的冷却肋。根据本发明的设计方案，减少了轴向尺寸，使得轮毂电机驱动系统更加紧凑，因而对于电机散热提出了更高的要求。在轮辐上设置冷却肋，能够以非常便捷的方式提高对电机的冷却效果。
10.根据本发明的优选实施方式，轮毂电机驱动系统还包括制动装置，其中，制动装置与车轮轴同轴布置，从而减少了结构空间占用。进一步优选的是，制动装置具有制动鼓和制动定子，所述制动鼓与所述第二轮辐抗扭连接，所述制动定子与车轮轴抗扭连接。在车轮运动时，制动鼓随着轮辐一起转动，在需要对车轮进行制动时，制动定子向制动鼓传递制动扭矩，制动鼓将制动扭矩传递给轮辋，从而实现对车轮的制动。根据本发明的制动装置简化了制动扭矩的传递路径，从而提高了制动效率。
11.根据本发明的优选实施方式，在第一轮辐和第二轮辐之间设有电机定子托架，车轮轴通过该电机定子托架支承电机定子。该电机定子托架可以与车轮轴一体成型，或者与车轮轴固定连接，使得轮毂电机驱动系统的结构部件更加灵活。另外优选的是，在电机定子托架和车轮轴上设置用于导引电机定子的冷却通道和导引高压电缆的凹槽，尽量利用现有部件的结构，降低了部件成本。
12.根据本发明的优选实施方式，轴承装置被设计为自密封轴承。根据本发明的轴承装置既用作车轮轴承又用作电机轴承，优选轴承装置用于支承轮辐，因此需要对轴承装置进行密封，以防止外部灰尘和脏物进入轮毂电机驱动系统。另外优选的是，通过轴承螺栓将轴承装置固定在车轮轴上。
13.所述技术问题还能够被一种具有根据上面所述的轮毂电机驱动系统的车辆所解决。
附图说明
14.下面结合附图阐述根据本发明的优选实施方式。附图为：
15.图1示出根据本发明的轮毂电机驱动系统的示意图；
16.图2示出根据本发明的第一轮辐的示例性立体图；
17.图3示出根据本发明的第二轮辐的示例性立体图。
具体实施方式
18.以下将结合附图描述根据本发明的轮毂驱动系统的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。
19.此外，空间相关术语(诸如“上”、“下”、“左”和“右”等)用于描述附图所示的元件与
另一个元件的相对位置关系。因此，空间相关术语可以应用到使用时与附图所示的方向不同的方向中。显然，虽然为了易于说明，所有这些空间相关术语指的是附图所示的方向，但是本领域技术人员能够理解可以使用与附图中所示的方向不同的方向。在本说明书中，“轴向”、“径向”和“周向”分别是指轮毂电机驱动系统的轴向、径向和周向，轴向一侧是指朝向车轮外侧的一侧，即图1中的左侧，轴向另一侧是指朝向车轮内侧的一侧，即图1中的右侧。
20.图1示出根据本发明的轮毂驱动系统的示意图。以下参照图1详细介绍根据本发明的轮毂驱动系统。
21.如图所示，本发明描述的轮毂电机驱动系统主要包括驱动电机、冷却装置、轴承装置和制动装置，这些部件都与车轮轴7同轴布置。驱动电机产生的扭矩直接从电机转子传递到轮辋，没有传动系，提高了动力传递效率。
22.驱动电机包括电机定子2和电机转子1。在径向上电子转子1安置在电机定子2的外侧，且电机转子1直接安装在轮辋9上，与轮辋9抗扭连接，因此电机功率可直接从电机转子1传递到轮辋9上，提高了扭矩传递效率。电机定子2安装在电机定子托架7.1上，电机定子托架7.1与车轮轴7抗扭连接，该车轮轴7能够与车辆的车架固定连接，以承载车架的荷载。
23.轴承装置包括一对安置在车轮轴7上的轴承5，轴承5的内圈支承在车轮轴7上，轴承5的外圈分别支承在第一轮辐3和第二轮辐10上。该轴承5可以被设计为自密封轴承，从而能够保持电机腔室的清洁，防止灰尘和泥水进入电机室。此外，也可以在轴承5与轮辐之间设置密封件，作用同样是用于保持电机室的清洁，防止灰尘和泥水进入电机室。轴承5既用作车轮轴承以支撑车辆车架的载荷，同时也用作电机轴承以承载驱动电机的载荷，也就是说该轴承装置同时兼顾车轮轴承和电机轴承的作用，在本实施方式中，只设置了一对轴承用于同时支承车架和驱动电机，节省了轴承的数量，减少了空间需求，尤其减少了轮毂电机驱动系统的轴向空间，并降低了成本。
24.制动装置包括制动鼓12和制动定子13。制动鼓12被固定在第二轮辐10上，其可随轮辋一起转动。制动定子13被固定在车轮轴7上。在需要对车轮进行制动时，通过制动定子13向制动鼓12传递制动扭矩，从而使得轮辋被制动。
25.在电机定子托架7.1和车轮轴7上设置凹槽，可以将电机定子2的冷却通道和高压电缆引至悬架，然后与车辆电子系统连接。此外，还可以考虑的是，在第一轮辐3(例如图3所示)和第二轮辐10(例如图4所示)上设置冷却肋，以提高系统的冷却能力。
26.虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变。
27.附图标记列表
[0028]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
电机转子
[0029]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
电机定子
[0030]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一轮辐
[0031]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴承负载螺栓
[0032]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴承装置
[0033]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
轴承负载螺栓
[0034]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
车轮轴；
[0035]
7.1
ꢀꢀꢀ
电机定子托架
[0036]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
轮胎
[0037]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
轮辋
[0038]
10
ꢀꢀꢀꢀ
第二轮辐
[0039]
12
ꢀꢀꢀꢀ
制动鼓
[0040]
13
ꢀꢀꢀꢀ
制动定子